Canalization-based control: Learning from centipedes to establish strategies for self-organization of purposive behavior

基于渠道的控制：向蜈蚣学习建立有目的行为的自组织策略

基本信息

批准号：
22H00216
负责人：
青沼仁志
金额：
$ 26.87万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

実世界環境の中を自在に移動することは，動物の根源的な能力であるが，これに比肩しうる能力を備えたロボットは未だ実現できていない．その原因は，環境の徹底した既知化に基づく現在のロボット制御法に潜んでいると考えた．そこで，動物が進化させた「制御原理」に学ぶことで，この難題にブレークスルーをもたらすことができる．動物は，時々刻々と変化する予測不能な環境の中でも，おかれた状況に応じて合目的的に行動する．このような適応的は行動の発現基盤となる神経系や筋骨格系の機能を理解し，そして，その制御メカニズムを説明するモデルを構築することで原理を抽出し，キャナライゼーション・ベースト制御を構築することを目指して研究を進めている．本研究では，多くの動物で普遍的にみられる行動である『脅威に対する応答』に着目した．動物の普遍的な行動は，進化の過程で多様な動物種で保存されているため，節足動物のような無脊椎動物でも観察できる．そこで，機械的な接触刺激，配偶者や食物を争う同種他個体との遭遇などを脅威刺激として捉え，その時の行動や中枢神経系で神経修飾物質としてはたらく生体アミン類の計測に取り組んだ．その結果，脅威刺激に対して応答する行動の発現と，中枢神経系における生体アミンの量的な変化との関係性について捉えることができた．また，ムカデの多様なロコモーションを生み出す自律分散的な制御則を結合振動子系と局所感覚フィードバック制御をベースとして数理言語化することを試みた．その結果，体幹の回転と当該体幹にある左右の脚との間で協調関係を生み出すような局所的な制御が重要であるとの知見を得た．

在现实世界环境中自由移动是动物的基本能力，但尚未实现具有可比能力的机器人。我们认为，原因在于当前的机器人控制方法，该方法基于对环境的透彻了解。因此，通过学习动物进化出的“控制原理”，我们可以为这一难题带来突破。即使在瞬息万变的不可预测的环境中，动物也会根据所处的情况有目的地采取行动。通过了解作为适应性行为表达基础的神经系统和肌肉骨骼系统的功能，并通过构建解释控制机制的模型，我们提取原理并构建基于管道化的控制。的目的在这项研究中，我们重点关注“对威胁的反应”，这是许多动物中普遍观察到的行为。在进化过程中，各种动物物种都保留了普遍的动物行为，因此即使在节肢动物等无脊椎动物中也可以观察到。因此，我们将机械接触刺激以及与同一物种的其他成员争夺配偶和食物的遭遇视为威胁刺激，并致力于测量当时的行为以及在中枢神经系统中充当神经调节剂的生物胺。因此，我们能够了解对威胁刺激的反应行为表达与中枢神经系统中生物胺的定量变化之间的关系。我们还尝试将产生蜈蚣的各种运动的自主分散控制律表达为基于耦合振荡器系统和局部感觉反馈控制的数学语言。结果，我们发现在躯干的旋转和躯干的左右腿之间建立协作关系的局部控制很重要。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

コオロギの種内闘争における攻撃の運動解析

蟋蟀种内冲突期间的攻击动态分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ou Hao;Oi Koshi;Usami Rei;Endo Takahiko;Miyata Yasumitsu;Pu Jiang;Takenobu Taishi;村田彰久，竹本夏奈子，青沼仁志
通讯作者：
村田彰久，竹本夏奈子，青沼仁志

Quantitative analysis of the fighting behavior in the cricket

板球比赛中打斗行为的定量分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akihisa Murata;Kanako Takemoto;Hitoshi Aonuma
通讯作者：
Hitoshi Aonuma

The larval scaffold controls fascicle number but is not required for formation of the dorsolongitudinal flight muscles in Manduca sexta

幼虫支架控制束数，但不是天蛾背纵向飞行肌形成所必需的

DOI：
10.1016/j.asd.2022.101170
发表时间：
2022
期刊：
Arthropod Structure and Development
影响因子：
2
作者：
Ludwig J.C.;Aonuma H. and Trimmer B.A.
通讯作者：
Aonuma H. and Trimmer B.A.

多脚歩行に通底する脚と胴体の協調制御則を探る

探索多足行走下腿与躯干的协同控制规律

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Natsui Ryusuke;Shimizu Hiroshi;Nakanishi Yusuke;Liu Zheng;Shimamura Akito;Hung Nguyen Tuan;Lin Yung-Chang;Endo Takahiko;Pu Jiang;Kikuchi Iori;Takenobu Taishi;Okada Susumu;Suenaga Kazu;Saito Riichiro;Miyata Yasumitsu;清野源太，山一竜光，杉山悠聖，安井浩太郎，加納剛史，石黒章夫
通讯作者：
清野源太，山一竜光，杉山悠聖，安井浩太郎，加納剛史，石黒章夫

ムカデの歩行制御則はヤスデにも適用できるのか？

蜈蚣的运动控制定律是否也适用于千足虫？

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Natsui Ryusuke;Shimizu Hiroshi;Nakanishi Yusuke;Liu Zheng;Shimamura Akito;Hung Nguyen Tuan;Lin Yung-Chang;Endo Takahiko;Pu Jiang;Kikuchi Iori;Takenobu Taishi;Okada Susumu;Suenaga Kazu;Saito Riichiro;Miyata Yasumitsu;清野源太，山一竜光，杉山悠聖，安井浩太郎，加納剛史，石黒章夫;山一竜光，杉山悠聖，清野源太，安井浩太郎，石黒章夫
通讯作者：
山一竜光，杉山悠聖，清野源太，安井浩太郎，石黒章夫